复杂煤层地应力反演：FLAC3D横观各向异性模型的应用

该篇论文主要探讨了在复杂地质条件下，如层状构造、倾角多变且力学性质方向差异较大的煤矿井田中，如何提高初始地应力场的反演精度。传统的反演方法往往假设地层为各向同性弹性体，然而这种简化在处理这些特殊地质结构时可能会引入较大误差。作者提出了一种创新的方法，即基于FLAC3D软件的横观各向同性（Transverse Isotropic）模型和各向同性弹性模型的结合。 FLAC3D是一种三维数值模拟工具，专为地下岩土工程设计，其横观各向同性模型能够更好地模拟具有方向依赖性的物理性质，如岩石的压缩模量和剪切模量可能随方向而变化。通过地质概化，作者将复杂的煤系地层简化为与实际岩层相似的计算模型，这样可以更准确地考虑层状构造的影响。在这个过程中，他们通过数值试验确定了多层岩体的等效力学参数，这些参数对于构建计算模型至关重要。 反演过程中，首先根据数值试验结果，构建了局部区域的横观各向同性弹性模型和各向同性弹性模型相结合的计算模型。接着，利用偏最小二乘回归方法拟合地应力场，并确保在计算模型中实现力的平衡，从而实现初始地应力场的精确加载。这种方法优化了建模过程，提高了计算效率。 通过对比分析，横观各向同性模型在处理层状煤层的力学性质方向差异性方面表现出色，显著提升了局部区域的地应力拟合精度。这在实际应用中意味着能更有效地预测和管理井田中的应力分布，降低开采风险，对矿井的安全和经济效益有着重要意义。 本文提出的基于FLAC3D横观各向同性模型的初始地应力场反演方法，对于复杂地质条件下煤矿井田的地质问题具有重要的理论价值和实践指导意义，对于提升煤层开采的精细化管理和安全性具有积极的推动作用。